Введение
1 Математические модели и алгоритмы моделирования процессов при индукционном нагреве осесимметричных сопряженных тел 13
1.1 Тешюфизические свойства сталей 14
1.2 Математическая модель теплового поля при индукционном нагреве 18
1.2.1 Теплопроводность зоны контакта сопряженных тел 21
1.2.2 Распределение энергии в нагреваемом теле 23
1.3 Приближенное решение уравнения теплопроводности 26
1.3.1 Явная разностная схема 30
1.3.2 Неявная разностная схема 31
1.3.3 Метод переменных направлений 32
1.3.4 Явная разностная схема дляусловия сопряжения 34
1.3.5 Выбор метода 36
1.4 Математическая модель деформации сопряженных тел в зоне контакта 38
1.4.1 Вывод уравнения перемещения материальных точек элементарного кольца 39
1.4.2 Формулировка граничных условий 41
L4.3 Определение постоянных интегрирования для всех возможных положений элементарных колец 42
1.4.4 Условие разъединения деталей 45
1.5 Основные результаты и выводы 48
2 Поиск оптимального профиля мощности индукторной системы для разъединения сопряженных осесимметричных деталей 49
2.1 Задание профиля мощности 50
2.2 Инженерная постановка задачи моделирования 53
2.2.1 Построение модели нагрева 53
2.2.2 Алгоритм вычисления стоков тепла и распределения энергии внутри тела 56
2.2.3 Алгоритм расчета теплового поля 62
2.2.4 Алгоритм моделирования деформаций, возникающих в области соприкосновения деталей 63
2.2.5 Алгоритм моделирования усилия, необходимого для разъединения деталей 65
2.3 Формулирование обратной задачи и задачи оптимизации 69
2.4 Построение целевых функций оптимизации 71
2.4.1 Целевая функция, основанная на оценке усилия пресса 71
2.4.2 Целевая функция на основе свертки системы неравенств 72
2.5 Поиск оптимального профиля мощности 75
2.6 Основные результаты и выводы 78
3 Программный комплекс "термический анализ" 79
3.1 Определение требований к системе 80
3.2 Структура программного комплекса 81
3.3 Программное обеспечение 83
3.3.1 Выбор инструментальных средств и технологий реализации 83
3.3.2 Архитектура программного комплекса 84
3.4 Информационное обеспечение 92
3.4.1 Входная информация. Структура взаимодействия данных 92
3.4.2 Выходная информация 97
3.5 Интерфейс программного комплекса 98
3.5.1 Интерфейс программы управления библиотеками материалов 98
3.5.2 Интерфейс программы "Нагрев" 99
3.5.3 Программы оптимизации 104
3.6 Тестирование 105
3.6.1 Тестирование расчета теплового поля 105
3.6.2 Тестирование расчета деформации сопряженных тел и теплопроводности зоны контакта 109
3.6.3 Тестирование расчета усилия пресса, необходимого для разъединения деталей Ill
3.7 Направления развития программного комплекса 112
3.8 Основные результаты и выводы 113
4 Решение задач моделирования и оптимизации индукторных систем с использованием программного комплекса 115
4.1 Процедура автоматизированного расчета индукторной системы для разъединения сопряженных тел 116
4.2 Решение задачи ослабления напряженного состояния перед распрессовкой цельнокатаного железнодорожного колеса 118
4.3 Расчет мощности индуктора для съема цельнокатаного железнодорожного колеса без использования прессового усилия 126
4.4 Основные результаты и выводы 128
Заключение 129
Список использованных источников
